煤化工废水处理技术应用

煤化工是将煤炭通过相应的化学加工后，将煤炭转化为各种固体、液体燃料和化工产品的过程。由于煤炭中有机质的化学结构是以芳香族为主，在加工过程中煤化工废水中氨、酚、硫化物等有毒、有害物质，未经处理排放会对生态环境造成破坏。

1、煤化工废水的主要来源

煤化工生产工艺流程是将煤炭通过焦化、煤气化、煤液化、焦油化工、电石乙炔化工、化工产品回收利用等化学生产过程，将煤转化为气态、液态、固态产品以及多种化工产品。在生产工艺过程中产生的废水主要有焦化废水、气化废水和液化废水。

焦化废水是指煤炭通过高温干馏炼焦后所形成的氨水，以及煤气在净化工艺流程中循环冷却水也会产生含有氨酚、氰污染物的工业废水，煤化工产品在提炼过程中也会产生工业废水。

气化废水是煤炭在反应炉中发生一系列的化学反应气化分解所生成的可燃气体，所蒸发出来的气体通过喷淋冷后产生的冷凝水和洗涤废水，废水含有大量的氨酚和NH3等污染物。

液化废水是煤炭通过液化工艺加工所产生的工业废水，液化过程又分为直接与间接液化。直接液化是将煤炭在高温高压环境内通过加氢，使煤炭由高分子分解为小分子有机物液态烃的过程，所产生的工业废水中富含NH3和Al2S3；间接液化是将煤气化合成的产物通过添加催化剂，在通过一系列的化学反应生产出合成油品的过程，会产生富含大量乙酸、醇和酮的有机污染物工业废水。

2、煤化工废水的水质特点

在煤化工产品的深加工过程中，在脱硫、除氨等工艺流程和精苯、C10H8与C5H5n的提取过程中都会产生大量的煤化工废水。废水中含有毒性的氨酚类、氰化物、CnH2n、SCN2、咔唑、C6H6和油等难降解的有机污染物；还含有NH3、硫化物等无机污染物。大量浓度较高的NH3进入受纳水体后，还易导致水体的富营养，破坏地下水源。

同时，煤化工废水中还会夹杂有大量的杂环类、芳烃类有机化合物，很难生物降解，超出废水中微生物的可耐受程度，毒害微生物不利于其存活，导致废水的可生化性差。处理后的煤化工外排水CODcr未达到一级标准，还会造成对生态环境的严重破坏。

3、煤化工废水处理技术的应用分析

当前，传统的煤化工废水的处理工艺流程是“物化预处理―A/O生化处理―深度处理―高盐水处理”以达到接近于“近零排放”的技术路线。由于高盐水处理过程中所产生的结晶盐中含有烃类、杂环类物质、酯类和多环芳烃等有机污染机物。还需因地制宜结合煤质与废水特征进行针对性的深度处理。

3.1 物化预处理

物化预处理主要技术是隔油和气浮等。煤化工废水含有大量的油质，会对后续的生化处理效果造成影响。采用隔油池将废水中的油类物质和胶质进行有效去除；为实现废水中油类物质的废旧回收再利用，采用气浮法对煤化工废水中的油类物质进行有效回收；同时，气浮法还具有爆气作用，将废水中的悬浮物通过气泡黏附拉起悬浮到水面再进行分离。

3.2 生化处理

对于经过物化预处理后的煤化工废水，油类物质和悬浮物杂质大幅减少，但是还含有大量的氮氨、C6H6等有机物，还需进行生化处理。常规的生化处理采用缺氧、好氧生物法处理（A/O工艺），由于废水成分复杂含有多环和杂环类化合物，处理后的出水中的COD指标稳定性差。随着科技发展出现了一些新的处理技术如：PACT法、载体流动床生物膜法（CBR）、上流式厌氧污泥床处理法（UASB），厌氧―好氧联合生物法等，实现了气、液、固的三相分离。PACT法是利用活性炭对有机物与溶解氧的吸附作用，在活性污泥曝气池中添加活性炭粉末，来为微生物的生长提供食物，来提升有机物的氧化分解效率。同时，活性炭还可通过湿空气氧化法循环再生。

载体流动床生物膜法（CBR）是同一个生物处理单元内活性污泥法与生物膜法的有机融合，借此提高反应池的处理效率和抗冲击力，有效降解废水中污染物，降低出水COD浓度。

上流式厌氧污泥床（UASB）使将煤化工废水由下而上通过反应器，在此过程中大部分的有机物在反应器的顶端被微生物转化为CH4、CO2。安装的三相分离器，实现气、液、固的三相分离。有效地去除废水中的酚类和杂环类化合物。

鉴于单一使用好氧或厌氧处理技术，难以取得满意的处理效果。采用厌氧―好氧联合生物法可有效降解废水中的有机物萘、喹啉和吡啶，使好氧生物处理CODcr的去除率达到85%以上。

3.3 深度处理

经过生化阶段处理过的煤化工废水，大幅降低出水的CODcr、氨氮的浓度，但是COD、色度等难降解的有机物指标仍未达到“零排放”标准，还需经进一步的深度处理。当前，深度处理主要有：高级氧化技术、吸附法、混凝沉淀和MBR-RO反渗透膜等处理技术。

由于煤化工废水中含有氨酚类、多环芳烃等难降解的有机物，成分复杂，影响后续处理效果。而高级氧化技术通过产生HO.自由基，将难降解的有机物降解为CO2和H2O。而废水中的固体污染物可被吸附到固体颗粒吸附剂上去除，吸附法实践取得良好效果，受气吸附剂用量大，成本高易产生二次污染，仅限适用于小型污水处理厂。

为降低后续处理负荷，可在废水中添加铝盐、聚丙烯酰胺等试剂强化水中悬浮物的沉淀效果，实现固液分离。为实现煤化工废水的“近零排放”采用MBR-RO反渗透膜组合工艺对废水进行更深层处理，使处理后的水质达到再生水回用标准。MBR-RO反渗透膜深度处理工艺是将污泥停留时间（SRT）不依赖进水压力停留时间（HRT）可独立控制，通过反渗透膜的截留作用，在反应池不容的情况下延长SRT，将硝化类微生物截留在系统中，提升脱氮效果。西山煤电官地矿污水处理厂应用MBR-RO反渗透膜工艺处理煤化工废水，实现SS和色度完全去除，大幅提升COD、硬度、电导率的去除效率。MBRRO反渗透膜深度处理工艺流程如图1所示。

4、结语

煤化工废水是一种高浓度、高污染、有毒难降解的有机工业废水，含有大量的氨酚类、氨氮类、氰化物和多环芳香等有机化合物，由于煤炭种类和生产工艺的不同所产生的煤化工废水水质差异化很大，无形中增加了处理难度。传统的煤化工废水处理工艺主要由：预处理、生化处理和深度处理三个阶段组成，对于不同煤质和生产工艺因区别对待。针对当前废水处理中预处理不到位，酚或氨氮浓度高；生物处理抗冲击负荷能力差；应不断完善处理技术，根据废水水质特征，采取针对性的处理技术，实现废水的零排放。（来源：西山煤电（集团）公司环保绿化分公司）